JP7218022B2 - トポロジーロータリーエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの技術分野に属し、具体的には、トポロジーロータリーエンジンに関する。
エンジンは生活と経済社会全般にわたっており、国民経済において重要な位置を占めている。19世紀60年代に登場して以来、ピストン式エンジンは絶え間ない改善と発展を経て、現在すでに現代生活で最もよく使われるエンジンになった。しかし、クランクロッド機構を使用した動力伝達のために、いくつかの固有の欠陥が存在する。(1)主軸が2回転するごとに、1つの作業チャンバは1つの4ストローク動作サイクル及び1回の仕事のみを行う。(2)ピストンの動きにより、往復慣性力は、発生し、且つ回転速度の上昇とともに2乗的に増加する。(3)エネルギ変換効率が高くなく、最初の1/4の仕事行程内において、ピストンがガスの高圧作用下であるが、回転角が小さく、外部への仕事が少ない。(4)ピストンとシリンダ壁の間に交互に変化する側圧力が存在するため、ピストンシリンダに対する摩耗がひどく、均一ではない。(5)伝動中に上下死点位置が存在し、衝撃振動が発生しやすい。
現在、ピストンエンジンの燃費改善、熱効率の向上、排出量の低減には大きく2つの方法がある。一つは、エンジンのエネルギ利用効率を高め、エンジンの排出特性を改善することである。もう一つは、往復ピストンがない新型エンジンの開発である。一つ目の方法では、百年以上にわたる各種補助機械の改善によって達成できる各種技術指標が限界に近づいており、性能向上の可能性は大きくない。そのため、国内外の研究者たちは第2の方法に多くの精力と資金を注ぎ込んだ。しかし、この方法はワンケルエンジンだけがマツダRXシリーズのスポーツカーとドローンに小規模に適用された。ワンケルエンジンの三角ロータが1周自転するごとに、主軸が3周回転し、エンジンが3回仕事し、高い馬力対体積比を有し、実践により、その馬力対体積比は往復ピストン式エンジンに比べて大幅に向上することが証明された。しかし、ワンケルエンジンは、その三角ロータの構造及び伝動特徴により、燃焼が不十分で、燃料消費量が多く、汚染がひどく、寿命が短いなどの明らかな欠陥を有する。半世紀にわたる改良にもかかわらず、製造コストが高く、気密性が悪く、潤滑性が悪く、シリンダブロックにクラックがあり、耐久性が低いなどの一連の問題があるため、実用化に至っていない。
従来技術の上記欠陥及び改良需要に対して、本発明は、トポロジーロータリーエンジンを提供することにより、ピストンエンジン以クランクロッド及び往復ピストンを主な動力出力手段とする従来技術に存在する燃焼効率が低く、可動部材が多いという技術的問題を解決する。
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、トポロジーロータリーエンジンであって、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第1伝動機構、第2伝動機構、給排気機構及びロータ和シリンダを含み、前記ロータが前記シリンダのチャンバに設けられ、前記ロータの断面が湾曲辺トポロジーn角形であり、前記シリンダチャンバの断面が湾曲辺トポロジーn+1角形であり、nが4以上の偶数であり、
前記ロータの外トポロジー曲面が前記シリンダの内トポロジー曲面に噛み合い、
前記ロータが自転しながら、偏心量△eを半径として前記シリンダの軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記シリンダをそれぞれ独立したn+1個のチャンバに分け、
前記ロータが1周自転するごとに、n+1個のチャンバがそれぞれn/2回の吸気、圧縮、仕事及び排気を完成し、前記ロータの公転速度がその自転速度のn倍であり、前記ロータの公転速度がエンジン出力の回転速度と同じであり、
前記シリンダにはn+1個のインジェクションノズル及びn+1個の点火プラグが設けられ、前記インジェクションノズル及び前記点火プラグと、前記ロータ及び前記給排気機構との協働により、燃料が前記チャンバ内で燃焼して仕事し、前記第1伝動機構及び前記第2伝動機構により外部へ動力を出力するトポロジーロータリーエンジンが提供される。
好ましくは、前記ロータの断面の丸面取りの半径が前記シリンダチャンバの断面の丸面取りの半径と同じである。
好ましくは、前記シリンダチャンバの外接円の半径が前記ロータの外接円の半径と前記偏心量△eとの差である。
好ましくは、前記ロータにはn/2対の吸排気通路が設けられ、前記吸排気通路の対の数が前記ロータの断面のトポロジー辺の数の1/2である。
好ましくは、前記ロータが第1吸排気通路、第2吸排気通路、第3吸排気通路及び第4吸排気通路を含み、前記第1吸排気通路、前記第2吸排気通路、前記第3吸排気通路及び前記第4吸排気通路がいずれもL型構造であり、それぞれの両端がそれぞれ前記ロータの端面及び前記ロータの丸面取りの頂面に設けられる。
好ましくは、前記第1吸排気通路及び前記第2吸排気通路が前記ロータの軸方向に沿って対称的に設けられ、前記第3吸排気通路及び前記第4吸排気通路が前記ロータの軸方向に沿って対称的に設けられ、前記第1吸排気通路及び前記第4吸排気通路が前記ロータの両端に対称的に設けられ、前記第2吸排気通路及び前記第3吸排気通路が前記ロータの両端に対称的に設けられる。
好ましくは、前記第1伝動機構がロータ伝動軸、第1軸受、第2軸受、第3軸受、第4軸受、第1出力軸、第2出力軸、第1カウンターウェイト、第2カウンターウェイト、第1出力軸支持座及び第2出力軸支持座を含み、前記ロータ伝動軸の両端がそれぞれ前記第1軸受及び前記第3軸受に接続され、前記第1軸受が前記第1カウンターウェイト内に設けられ、前記第3軸受が前記第2カウンターウェイト内に設けられ、前記第1カウンターウェイトの一端に前記第1出力軸が設けられ、前記第1出力軸が第1出力軸支持座内に設けられる前記第2軸受及び第1軸受位置決め蓋を通過し、前記第2カウンターウェイトの一端に前記第2出力軸が設けられ、前記第2出力軸が第2出力軸支持座内に設けられる前記第4軸受及び第2軸受位置決め蓋を通過し、
前記第2伝動機構が第1内歯車、第1外歯車、第1内歯車支持座、第2内歯車、第2外歯車及び第2内歯車支持座を含み、前記第1外歯車及び前記第2外歯車がそれぞれ前記ロータ伝動軸の両端に締結して取り付けられ、前記第1外歯車が前記第1内歯車に噛み合い、前記第1内歯車が前記第1内歯車支持座に設けられ、前記第2外歯車が前記第2内歯車に噛み合い、前記第2内歯車が前記第2内歯車支持座に設けられ、
前記給排気機構が第1給排気盤、第2給排気盤及び給排気室を含み、前記第1給排気盤及び前記第2給排気盤がシリンダの両側に対称的に設けられ、それぞれロータの両端面に摺動可能に接触する。
好ましくは、前記第1給排気盤と前記第2給排気盤は構造が同じであり、それぞれの内部には給排気室が設けられ、前記第2給排気盤には周方向に沿って複数の長円孔給排気溝が設けられ、前記給排気溝の数が前記シリンダチャンバ室の数と一致し、前記給排気室が前記給排気溝及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ内のチャンバに連通する。
好ましくは、前記第1給排気盤には第1通気孔が設けられ、前記第1通気孔が前記第1給排気盤内の給排気室と外部環境とを連通させ、前記第2給排気盤には第2通気孔が設けられ、前記第2通気孔が前記第2給排気盤内の給排気室と外部環境とを連通させる。
好ましくは、前記第1内歯車と前記第1外歯車との歯数比が(n+1):nであり、前記第2内歯車と前記第2外歯車との歯数比が(n+1):nである。
本発明は、従来技術に比べて以下の有益な効果を有する。
1、本発明では、ロータとシリンダの内壁面とは曲面で噛み合うことにより、燃焼室は良好な密封性を有し、燃料が十分で均一に燃焼することが保証され、燃焼効率が向上し、省エネと排出量削減が達成され、環境汚染が低減される。
2、本発明では、ロータに吸排気通路が設けられることにより、ロータの回転過程において、吸排気通路と、給排気盤、点火プラグ及びインジェクションノズルとの協働により各燃焼室の吸気、圧縮、仕事及び排気の4つの行程を完成することができ、また、ロータが1周自転するごとに、出力軸はn(n≧4)周回転し、エンジンはn(n+1)/2回仕事するため、比較的高い馬力対体積比及び出力回転速度を有する。
3、本発明のロータエンジンはクランクロッド及びエアバルブ機構を使用しないため、エンジンの移動部材が大幅に減少され、部材の数が少なく、構造が簡単で、コンパクトで、体積が小さく、電力密度が高く、故障率も大幅に低減される。
4、本発明のロータエンジンは、仕事過程は往復ピストン式エンジンの動力伝達及び変換機構と異なり、その仕事効能はロータに直接作用して出力し、慣性運動エネルギの損失がなく、仕事の動力曲線が滑らかであるため、振動が少なく、騒音が少なく、燃費が高い。
5、本発明では、ロータエンジンのシリンダにおけるチャンバの特定な燃焼室の構造を変更することにより、必要に応じて相対的に固定された圧縮比を調整でき、燃焼効率が向上し、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素及び他の新エネルギ燃料などに適用でき、燃料へのエンジン適用範囲は広くなる。
6、本発明のトポロジーロータリーエンジンでは、それぞれのチャンバに独立したインジェクター及び点火プラグが設けられることにより、独立した燃焼仕事を行うことができ、エンジンのシリンダ壁が交互に変化する側圧力及び衝撃を受ける問題並びにシリンダの温度むらという問題が効果的に回避され、エンジンの耐用年数の延長に有利である。
本発明の実施例に係るトポロジーロータリーエンジンの構造の正面図である。 本発明の実施例に係るトポロジーロータリーエンジンの構造の断面図である。 本発明の実施例に係るロータの吸排気通路の分布模式図である。 本発明の実施例に係る給排気盤の構造模式図である。
図面において、同じ符号で同じ素子又は構造を示す。
第2出力軸1、第2軸受位置決め蓋2、第2出力軸支持座3、第2外歯車4、第2カウンターウェイト5、第2内歯車6、第2内歯車支持座7、第2給排気盤8、シリンダ9、インジェクションノズル10、点火プラグ11、チャンバ12、ロータ13、ロータ伝動軸14、第1給排気盤15、第1内歯車支持座16、第1内歯車17、第1カウンターウェイト18、第1外歯車19、第1出力軸支持座20、第1軸受位置決め蓋21、第1出力軸22、第2軸受23、第1軸受24、第1通気孔25、第1吸排気通路26、第2吸排気通路27、第3吸排気通路28、第4吸排気通路29、第2通気孔30、第3軸受31、第4軸受32、給排気溝33。
本発明の目的、技術的手段及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本明細書に記載の具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。また、以下に示される本発明の各実施形態に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、組み合わせることができる。
図1に示すように、本発明に係るトポロジーロータリーエンジンは、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第1伝動機構、第2伝動機構、給排気機構、ロータ13、シリンダ9、インジェクションノズル10及び点火プラグ11を含む。前記ロータ13は、前記シリンダ9のチャンバに設けられる。前記ロータ13の断面は湾曲辺トポロジーn角形であり、nは4以上の偶数である。前記シリンダ9のチャンバの断面は湾曲辺トポロジーn+1角形である。前記ロータ13の外トポロジー曲面は、前記シリンダ9の内トポロジー曲面に噛み合う。
さらに、動作する際に、前記ロータ13は自転しながら偏心量△eを半径として前記シリンダ9の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転する。前記ロータ13が1周自転するごとに、n+1個のチャンバ12はそれぞれn/2回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成する。前記ロータ13の公転速度は、その自転速度のn倍であって、エンジン出力の回転速度と同じである。なお、偏心量△eは、前記ロータ13の軸線が前記シリンダ9の軸線から平行にずれた偏心量である。前記シリンダ9の内部は、前記ロータ13によってそれぞれ独立したn+1個のチャンバ12に分けられる。各チャンバには、1つの前記インジェクションノズル10及び1つの点火プラグ11が設けられる。燃料は、前記インジェクションノズル10と、点火プラグ11と、ロータ13との協働により前記チャンバ12内で燃焼して仕事する。
さらに、前記チャンバ12内で燃焼可能な燃料は、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素又は他の新エネルギ燃料などを含んでもよい。
さらに、高圧縮比の設計を実現するために、燃料の燃焼特性に応じて前記チャンバ12の圧縮比を任意に調整することができる。
さらに、前記ロータ13の内部には、n/2対の吸排気通路が設けられる。前記吸排気通路の対の数は、前記ロータ13の断面のトポロジー辺の数の1/2である。
さらに、図2及び図3に示すように、本発明の一実施例で提供されるn=4のトポロジーロータリーエンジンは、ロータ13、シリンダ9、インジェクションノズル10及び点火プラグ11を含む。前記ロータ13の断面は丸面取り凹円弧湾曲辺トポロジー四角形であり、前記シリンダ9のチャンバの断面は丸面取り凸円弧湾曲辺トポロジー五角形であり、前記ロータ13の断面の丸面取りの半径は前記シリンダ9チャンバの断面の丸面取りの半径と同じである。
具体的には、前記シリンダ9のチャンバの外接円の半径は、前記ロータ13の外接円の半径と前記偏心量△eとの差である。
具体的には、前記ロータ13のロータ端面からロータの丸面取りの頂面まで2対のL型吸排気通路が設けられる。前記シリンダ9は、前記ロータ13によってそれぞれ独立した5つのチャンバ12に分けられる。前記ロータ13が1周自転するごとに、5つのチャンバ12はそれぞれ2回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成する。さらに、前記ロータ13の公転速度は自転速度の4倍であり、エンジン出力の回転速度は前記ロータの公転速度と同じである。
具体的には、図3に示すように、2対のL型吸排気通路は、それぞれ第1吸排気通路26、第2吸排気通路27、第3吸排気通路28及び第4吸排気通路29である。前記第1吸排気通路26及び前記第4吸排気通路29は1対となり、前記ロータ13の両端に沿って対称的に設けられる。前記第2吸排気通路27及び前記第3吸排気通路28は1対となり、前記ロータ13の両端に沿って対称的に設けられる。
具体的には、前記インジェクションノズル10及び前記点火プラグ11はそれぞれ5つ設けられる。前記インジェクションノズル10及び前記点火プラグ11は、前記チャンバ12の頂部に設けられる。
さらに、図1-4に示すように、本発明で提供されるトポロジーロータリーエンジンは、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第1伝動機構、第2伝動機構及び給排気機構をさらに含む。前記第1伝動機構は、ロータ伝動軸14、第1軸受24、第2軸受23、第3軸受31、第4軸受32、第1出力軸22、第2出力軸1、第1カウンターウェイト18、第2カウンターウェイト5、第1出力軸支持座20及び第2出力軸支持座3を含む。前記ロータ伝動軸14の両端は、それぞれ前記第1軸受24及び前記第3軸受31に接続される。前記第1軸受24は、前記第1カウンターウェイト18内に設けられ、前記第3軸受31は、前記第2カウンターウェイト5内に設けられる。前記第1カウンターウェイト18の一端には、前記第1出力軸22が設けられる。前記第1出力軸22は、第1出力軸支持座20内に設けられる前記第2軸受23及び第1軸受位置決め蓋21を通過する。前記第2カウンターウェイト5の一端には、前記第2出力軸1が設けられる。前記第2出力軸1は、第2出力軸支持座3内に設けられる前記第4軸受32及び第2軸受位置決め蓋2を通過する。前記第2伝動機構は、第1内歯車17、第1外歯車19、第1内歯車支持座16、第2内歯車6、第2外歯車4及び第2内歯車支持座7を含む。前記第1外歯車19及び前記第2外歯車4は、それぞれ前記ロータ伝動軸14の両端に締結して取り付けられる。前記第1外歯車19は、前記第1内歯車17に噛み合い、前記第1内歯車17は、前記第1内歯車支持座16に設けられる。前記第2外歯車4は、前記第2内歯車6に噛み合い、前記第2内歯車6は、前記第2内歯車支持座7に設けられる。前記給排気機構は、第1給排気盤15、第2給排気盤8及び給排気室を含む。前記第1給排気盤15及び前記第2給排気盤8は、シリンダ9の両側に対称的に設けられ、それぞれロータ13の両端面に摺動可能に接触する。さらに、前記ロータ伝動軸は、その両末端に取り付けられる径方向軸受を介してシリンダと同軸線の出力軸ダイナミックバランスカウンターウェイト内に偏心して取り付けられ、偏心量は前記ロータ軸線がシリンダ軸線から平行にずれた偏心量△eである。
具体的には、前記第1給排気盤15と前記第2給排気盤8は、構造が同じであり、いずれかの内部にも給排気室が設けられる。前記第2給排気盤8には、周方向に沿って複数の長円孔給排気溝33が設けられる。前記給排気溝33の数は燃焼室の数と一致する。前記給排気室は、前記給排気溝33及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ9内のチャンバ12に連通する。
具体的には、前記第1給排気盤15には、第1通気孔25が設けられ、前記第1通気孔25は、前記第1給排気盤15内の給排気室と外部環境とを連通させる。前記第2給排気盤8には第2通気孔30が設けられ、前記第2通気孔30は、前記第2給排気盤8内の給排気室と外部環境とを連通させる。
具体的には、前記第1内歯車17と前記第1外歯車19との歯数比は5:4である。前記第2内歯車6と前記第2外歯車4との歯数比は5:4である。
さらに、本発明の一実施例では、n=4の4円弧トポロジーロータリーエンジンが提供される。その動作過程は以下の通りである。前記ロータ13は、前記シリンダ9内で自転しながら、偏心量△eを半径として前記シリンダ9の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記ロータ13に設けられる2対の吸排気通路(第1吸排気通路26、第4吸排気通路29及び第2吸排気通路27、第3吸排気通路28)をそれぞれ両側の給排気盤(第1給排気盤15及び第2給排気盤8)上の前記給排気溝33に連通させ、前記インジェクションノズル10及び前記点火プラグ11の動作と協働してそれぞれ各チャンバ12の吸気、圧縮、仕事及び排気の4つの行程を完成する。両側の給排気盤(第1給排気盤15及び第2給排気盤8)における給排気室の一方側は吸気口であり、他方側は排気口であり、ロータが反対方向に回転すると、2つの給排気盤(第1給排気盤15及び第2給排気盤8)における給排気室の吸排気方向は逆になる。ロータ伝動軸と出力軸を偏心して取り付けることにより、ロータの公転運動を出力軸の自転運動に変換することができる。ロータが1周自転するごとに5つのチャンバはそれぞれ2回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成し、且つロータの公転速度は自転速度の4倍である。従って、4円弧トポロジーロータリーエンジンロータが1周自転するごとに、その出力軸は4周回転し、エンジンは10回仕事することができる。異なる燃料の燃焼特性に応じて燃焼室の構造寸法又はロータ軸線がシリンダ軸線から平行にずれた偏心量△eを調整することにより、燃焼室の圧縮比を変更することができる。これによって、4円弧トポロジーロータリーエンジンは異なる種類の燃料、例えば、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素及び他の新エネルギ燃料などに適用することができる。
上記の説明は本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び原則の範囲内で行われるいかなる修正、同等の置換及び改良等も、本発明の保護範囲内に含まれるべきであることは当業者には容易に理解され得る。

Claims (9)

  1. トポロジーロータリーエンジンであって、
    前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第1伝動機構、第2伝動機構、給排気機構、ロータ(13)及びシリンダ(9)を含み、前記ロータ(13)は、前記シリンダ(9)のチャンバに設けられ、
    前記ロータ(13)の断面は湾曲辺トポロジーn角形であり、前記シリンダ(9)のチャンバの断面は湾曲辺トポロジーn+1角形であり、前記ロータ(13)の断面の丸面取りの半径は、前記シリンダ(9)のチャンバの断面の丸面取りの半径と同じであり、ここで、nは4以上の偶数であり、前記ロータ(13)の断面の丸面取りの半径は、ロータ(13)の断面の外側凸円の半径であり、前記シリンダ(9)のチャンバの断面の丸面取りの半径は、シリンダ(9)の作業チャンバの断面円の半径であり、
    前記ロータ(13)の外トポロジー曲面は前記シリンダ(9)の内トポロジー曲面に噛み合い、
    前記ロータ(13)は、自転しながら偏心量△eを半径として前記シリンダ(9)の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記シリンダ(9)をそれぞれ独立したn+1個のチャンバ(12)に分け、
    前記ロータ(13)が1周自転するごとに、n+1個のチャンバ(12)はそれぞれn/2回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成し、前記ロータ(13)の公転速はその自転速度のn倍であり、前記ロータ(13)の公転速度はエンジン出力の回転速度と同じであり、
    前記シリンダ(9)には、n+1個のインジェクションノズル(10)及びn+1個の点火プラグ(11)が設けられ、前記インジェクションノズル(10)及び前記点火プラグ(11)と、前記ロータ(13)及び前記給排気機構との協働により、燃料は前記チャンバ(12)内で燃焼して仕事し、前記第1伝動機構及び前記第2伝動機構により外部へ動力を出力することを特徴とする、トポロジーロータリーエンジン。
  2. 前記シリンダ(9)チャンバの外接円の半径は、前記ロータ(13)の外接円の半径と前記偏心量△eとの差であることを特徴とする、請求項1に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  3. 前記ロータ(13)には、n/2対の吸排気通路が設けられ、前記吸排気通路の対の数は、前記ロータ(13)の断面トポロジー辺の数の1/2であることを特徴とする、請求項1に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  4. 前記ロータ(13)は、第1吸排気通路(26)、第2吸排気通路(27)、第3吸排気通路(28)及び第4吸排気通路(29)を含み、
    前記第1吸排気通路(26)、前記第2吸排気通路(27)、前記第3吸排気通路(28)及び前記第4吸排気通路(29)はいずれもL型構造であり、それらの両端は、それぞれ前記ロータ(13)の端面及び前記ロータ(13)丸面取りの頂面に設けられることを特徴とする、請求項3に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  5. 前記第1吸排気通路(26)及び前記第2吸排気通路(27)は、前記ロータ(13)の軸方向に沿って対称的に設けられ、
    前記第3吸排気通路(28)及び前記第4吸排気通路(29)は、前記ロータ(13)の軸方向に沿って対称的に設けられ、
    前記第1吸排気通路(26)及び前記第4吸排気通路(29)は、前記ロータ(13)の両端に対称的に設けられ、
    前記第2吸排気通路(27)及び前記第3吸排気通路(28)は、前記ロータ(13)の両端に対称的に設けられることを特徴とする、請求項4に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  6. 前記第1伝動機構は、ロータ伝動軸(14)、第1軸受(24)、第2軸受(23)、第3軸受(31)、第4軸受(32)、第1出力軸(22)、第2出力軸(1)、第1カウンターウェイト(18)、第2カウンターウェイト(5)、第1出力軸支持座(20)及び第2出力軸支持座(3)を含み、
    前記ロータ伝動軸(14)の両端は、それぞれ前記第1軸受(24)及び前記第3軸受(31)に接続され、
    前記第1軸受(24)は、前記第1カウンターウェイト(18)内に設けられ、前記第3軸受(31)は、前記第2カウンターウェイト(5)内に設けられ、
    前記第1カウンターウェイト(18)の一端には、前記第1出力軸(22)が設けられ、前記第1出力軸(22)は、第1出力軸支持座(20)内に設けられる前記第2軸受(23)及び第1軸受位置決め蓋(21)を通過し、
    前記第2カウンターウェイト(5)の一端には、前記第2出力軸(1)が設けられ、前記第2出力軸(1)は、第2出力軸支持座(3)内に設けられる前記第4軸受(32)及び第2軸受位置決め蓋(2)を通過し、
    前記第2伝動機構は、第1内歯車(17)、第1外歯車(19)、第1内歯車支持座(16)、第2内歯車(6)、第2外歯車(4)及び第2内歯車支持座(7)を含み、
    前記第1外歯車(19)及び前記第2外歯車(4)は、それぞれ前記ロータ伝動軸(14)の両端に締結して取り付けられ、
    前記第1外歯車(19)は、前記第1内歯車(17)に噛み合い、前記第1内歯車(17)は、前記第1内歯車支持座(16)に設けられ、
    前記第2外歯車(4)は、前記第2内歯車(6)に噛み合い、前記第2内歯車(6)は、前記第2内歯車支持座(7)に設けられ、
    前記給排気機構は、第1給排気盤(15)、第2給排気盤(8)及び給排気室を含み、
    前記第1給排気盤(15)及び前記第2給排気盤(8)は、シリンダ(9)の両側に対称的に設けられるとともに、それぞれロータ(13)の両端面に摺動可能に接触することを特徴とする、請求項1に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  7. 前記第1給排気盤(15)と前記第2給排気盤(8)とは構造が同じであり、いずれかの内部にも給排気室が設けられ、
    前記第2給排気盤(8)には、周方向に沿って複数の長円孔給排気溝(33)が設けられ、前記給排気溝(33)の数は、前記シリンダ(9)のチャンバ室(12)の数と一致し、
    前記給排気室は、前記給排気溝(33)及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ(9)内のチャンバ(12)に連通することを特徴とする、請求項6に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  8. 前記第1給排気盤(15)には、前記第1給排気盤(15)内の給排気室と外部環境とを連通させるための第1通気孔(25)が設けられ、
    前記第2給排気盤(8)には、前記第2給排気盤(8)内の給排気室と外部環境とを連通させるための第2通気孔(30)が設けられることを特徴とする、請求項7に記載のトポロジーロータリーエンジン。
  9. 前記第1内歯車(17)と前記第1外歯車(19)との歯数比は(n+1):nであり、
    前記第2内歯車(6)と前記第2外歯車(4)との歯数比は(n+1):nであることを特徴とする、請求項6に記載のトポロジーロータリーエンジン。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114506828B (zh) * 2022-01-19 2024-02-27 福建华清电子材料科技有限公司 低成本氮化铝粉末制备工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014106824A2 (en) 2013-01-06 2014-07-10 Kujovič Jozef Workspace with rotary piston
JP2016508560A (ja) 2013-01-25 2016-03-22 リキッドピストン, インコーポレイテッド 空冷式回転機関
CN105422272A (zh) 2015-12-14 2016-03-23 苗军 行星转子发动机
CN110242407A (zh) 2019-06-28 2019-09-17 中国航发南方工业有限公司 四瓣梅花形转子发动机及无人机

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1353048A (fr) * 1963-01-11 1964-02-21 Renault Perfectionnements aux moteurs rotatifs
FR1426123A (fr) * 1964-05-29 1966-01-28 Renault Moteur rotatif diesel
US4316439A (en) * 1969-03-10 1982-02-23 Tyree Joe W Rotary engine with internal or external pressure cycle
JPS4961507A (ja) * 1972-10-11 1974-06-14
JPS5061504A (ja) * 1973-10-01 1975-05-27
US4019471A (en) * 1975-04-01 1977-04-26 Toyo Kogyo Co., Ltd. Fuel injection type rotary piston engines
KR920006612A (ko) * 1990-09-03 1992-04-27 김정호 로타리 엔진
US20100132658A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Dam Thanh Ngo Star engine
RU2411375C2 (ru) * 2008-12-05 2011-02-10 Василий Васильевич Кутузов Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
DE202009017893U1 (de) * 2009-04-30 2010-07-08 Ustinovich, Sergej V. Verbrennungsmotor
US9399947B2 (en) * 2013-03-12 2016-07-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with pilot and main injection
CN204936794U (zh) * 2015-07-06 2016-01-06 周凌云 一种新型转子发动机及应用其的新型汽车混合动力系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014106824A2 (en) 2013-01-06 2014-07-10 Kujovič Jozef Workspace with rotary piston
JP2016508560A (ja) 2013-01-25 2016-03-22 リキッドピストン, インコーポレイテッド 空冷式回転機関
CN105422272A (zh) 2015-12-14 2016-03-23 苗军 行星转子发动机
CN110242407A (zh) 2019-06-28 2019-09-17 中国航发南方工业有限公司 四瓣梅花形转子发动机及无人机

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